1、.,食品中砷的測定,.,1砷的簡介,1.1元素性質(zhì)砷的原子序數(shù)為33，原子量74.92，原子類型:非金屬。砷蒸汽具有一股難聞的大蒜臭味，游離的砷是非?；顫姷模诳諝庵屑訜岬?00時，有熒光出現(xiàn)，于400時，會有一種帶藍(lán)色的火焰燃燒，并形成白色的氧化砷煙。（As2O3是毒性很強的物質(zhì)，是砒霜的主要成分，可用于治療癌癥，是兩性氧化物。）砷有三種存在形式：無價砷、三價砷、五價砷，其化合物的毒性是由價數(shù)的不同，有機或無機，是氣體、液體還是固體等決定。一般而言無機砷比有機砷要毒，三價砷比五價砷要毒，但是對于不帶價的砷的了解比較少。砷化氫毒性與其他砷不同，是目前已知的砷化物中最毒的一個。,.,1.2來源砷

2、污染是指由砷或其化合物所引起的環(huán)境污染。砷和含砷金屬的開采、冶煉，用砷或砷化合物作原料的玻璃、顏料、原藥、紙張的生產(chǎn)以及煤的燃燒等過程，都可產(chǎn)生含砷廢水、廢氣和廢渣，對環(huán)境造成污染（砷在地殼中有時以游離狀存在，不過主要是以硫化物礦的形式存在如雌黃As2S3、雄黃As2S2、砷黃鐵礦FeAsS）。1.3生理作用砷是必需微量元素，人體砷含量低時會導(dǎo)致生長抑制和生殖異常，過量攝入會導(dǎo)致砷中毒。據(jù)動物實驗資料提出，人的砷需要量為6.25g/4.18MJ（兆焦耳：熱值單位）12.5g/4.18MJ，世界各地砷的攝入量一般為12g40g，但攝入海產(chǎn)品多的人，攝入量一般為195g每天。,.,1.4中毒途徑砷

3、和砷化物一般可通過水、大氣和食物等途徑進(jìn)入人體，造成危害。1.5中毒機理砷及其化合物進(jìn)入人體，蓄積于肝、腎、肺、骨骼等部位，特別是在毛發(fā)、指甲中貯存，砷在體內(nèi)的毒作用主要是與細(xì)胞中的酶系統(tǒng)結(jié)合，使許多酶的生物作用受到抑制失去活性，造成代謝障礙。長期攝入低劑量的砷，經(jīng)過十幾年甚至幾十年的體內(nèi)蓄積才發(fā)病。1.6中毒表現(xiàn)（尿砷0.09mg/L，發(fā)砷0.06mg/L）砷慢性中毒主要表現(xiàn)為末梢神經(jīng)炎和神經(jīng)衰弱癥候群的癥狀，皮膚色素高度沉著和皮膚高度角化、發(fā)生龜裂性潰瘍是砷中毒的另一個特點。急性砷中毒多見于消化道攝入，主要表現(xiàn)為劇烈腹痛、腹瀉、惡心、嘔吐。搶救不及時可造成死亡。砷具有致癌性。,.,2儀器簡

4、介2.1儀器部分,儀器結(jié)構(gòu),熒光光度主機,130位自動進(jìn)樣器,斷續(xù)流動氫化物發(fā)生及氣液分離系統(tǒng),數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),原子化器,光學(xué)系統(tǒng),電路系統(tǒng),氣路系統(tǒng),蠕動泵：取樣泵、還原劑泵,反應(yīng)器,氣液分離器：一級、二級,.,2.2儀器條件,（1）光電倍增管負(fù)高壓：可在200V-500V之間增減，最小變量5V。負(fù)高壓增大，儀器靈敏度增大，但噪聲也增大，即提高負(fù)高壓不改善信噪比。（2）空心陰極燈燈電流：燈電流的大小代表了激發(fā)光源的強弱。在一定范圍內(nèi)，燈電流越大，靈敏度越高，但因為燈電流太大會產(chǎn)生噪音大、自吸現(xiàn)象，影響檢出限和穩(wěn)定性以及縮短燈的使用壽命。范圍為0mA-150mA，最小變量1mA。（3）原子化器高

5、度：原子化器最高端（石英爐芯的出口處）距透鏡中心水平面的垂直距離即火焰高度，它主要用于表示不同元素的最佳爐體位置。需人工調(diào)節(jié)。,.,(4)延遲時間：當(dāng)樣品與還原劑開始反應(yīng)產(chǎn)生的氫化物進(jìn)入原子化器需要一個過程，這段時間稱為延遲時間，可以有效地延長燈的使用壽命，減少空白噪聲。(5)讀數(shù)時間：計算機進(jìn)行數(shù)據(jù)測量的時間（點亮元素?zé)粽丈湓诱羝怪a(chǎn)生熒光的整個過程）。(6)載氣流速：指通過石英爐芯載氣內(nèi)管的氬氣流量。300mL/min-600mL/min可調(diào)，最小變量100mL/min。(7)屏蔽氣流速:指通過石英爐芯載氣屏蔽氣管的氬氣流量。800mL/min-1100mL/min可調(diào)，最小變量100

6、mL/min。(8)測量方式：標(biāo)準(zhǔn)曲線法（StandardCurve）。(9)讀數(shù)方式：峰面積（PeakArea）。,.,3砷含量的檢測,檢測方法：氫化物原子熒光光度法原子熒光光譜法（AFS）原理：基態(tài)原子（一般為蒸氣狀態(tài)）吸收合適的特定頻率的輻射而被激發(fā)至高能態(tài)，而后，激發(fā)態(tài)原子在去激發(fā)過程中以光輻射的形式發(fā)射出特征波長的熒光。氫化物發(fā)生進(jìn)樣方法，是利用某些能產(chǎn)生初生態(tài)的還原劑或者化學(xué)反應(yīng)，將樣品溶液中的分析元素還原為揮發(fā)性共價氫化物，然后借助載氣流將其導(dǎo)入原子光譜分析系統(tǒng)進(jìn)行測量的方式。碳、氮、氧族元素的氫化物是共價化合物。其中As（砷）、Sb（銻）、Bi（鉍）、Ge（鍺）、Sn（錫）、P

7、b（鉛）、Se（硒）、Te（碲）等8種元素的氫化物具有揮發(fā)性，通常情況下為氣態(tài)。借助載氣流可以方便地將其導(dǎo)入原子光譜分析系統(tǒng)的原子化器之中，進(jìn)行定量光譜測量。這是測定這些元素的最佳樣品引入方式。,.,3.1總砷的測定,(1)原理：食品試樣經(jīng)濕消解或干法灰化后，加入硫脲使五價砷預(yù)還原為三價砷，再加入硼氫化鉀或硼氫化鈉使還原生成砷化氫，由氬氣進(jìn)入石英原子化器中分解為原子態(tài)砷，在特制砷的空心陰極燈的發(fā)射光激發(fā)下產(chǎn)生原子熒光，其強度在規(guī)定條件下與砷的濃度成正比，與標(biāo)準(zhǔn)系列比較定量。,.,當(dāng)硼氫化鉀與酸性溶液反應(yīng)生成氫氣被氬氣帶入石英爐時，氫氣將被點燃并形成氬氫焰，在氬氫焰的周圍加有屏蔽氣以進(jìn)一步改善檢

8、出限及穩(wěn)定性。屏蔽式結(jié)構(gòu)減少熒光猝滅，整個系統(tǒng)放在完全避光的原子化室內(nèi)，減少雜散光的影響。,載氣-氬氣,蠕動泵,氫化物或原子蒸氣,廢液,氣液分離器,硼氫化鉀,樣品,屏蔽式石英爐原子化器,反應(yīng)塊,屏蔽氣,空芯陰極燈,原子熒光光度計的原理,.,.,(2)試劑1）預(yù)還原液（5%硫脲+5%抗壞血酸）：稱取5g硫脲5g抗壞血酸于100mL容量瓶中，用超純水定容。2）載流（5%鹽酸）：在加入少量超純水500mL容量瓶中，加入25mL鹽酸，用超純水定容。3）還原劑（2%硼氫化鉀+0.5%氫氧化鈉）：稱取2.5g氫氧化鈉溶于500mL容量瓶中，再將10g硼氫化鉀溶于堿液，用超純水定容?，F(xiàn)配現(xiàn)用。4）濕法使用試

9、劑：硝酸（沸點：120）、高氯酸（沸點：130）。注：實驗試劑均為優(yōu)級純，水為超純水。,.,(3)標(biāo)準(zhǔn)溶液,1）標(biāo)準(zhǔn)儲備液：含砷0.1mg/mL。精確稱取于100干燥2h以上的三氧化二砷0.1320g,加100g/L氫氧化鈉10mL溶解，用少量水轉(zhuǎn)入1000mL容量瓶中，加（1+9）硫酸25mL，用水定容至刻度線。2）砷使用標(biāo)準(zhǔn)液：含砷1g/mL.吸取1.00mL砷標(biāo)準(zhǔn)儲備液于100mL容量瓶中，用水稀釋至刻度線。(4)使用儀器AFS-9800雙道原子熒光光度計、電熱板,.,(5)分析步驟1）前處理GB/T5009.11-2003(第一法),稱?。ň_到0.01g）于50mL-100mL錐形瓶

10、中，同時做兩份空白，加硝酸2040mL，硫酸（沸點：338）1.25mL，搖勻后放置過夜，置于電熱板上加熱消解。若消解液處理至10mL左右時仍有未分解物質(zhì)或色澤變深，取下放冷，補加硝酸510mL，如此反復(fù)兩三次，注意避免炭化。如果仍不能消解完全，則加入高氯酸12mL，繼續(xù)加熱至消解完全后，再持續(xù)蒸發(fā)至高氯酸的白煙散盡，硫酸的白煙開始冒出。冷卻，加水25mL，再蒸發(fā)至冒硫酸白煙。冷卻，用水將內(nèi)容物轉(zhuǎn)入25mL容量瓶，加入50g/L硫脲2.5mL，補水至刻度并混勻，備測。,液奶510g,奶粉12.5g,.,硫酸是高沸點酸，在消化過程中其與硝酸、水形成高沸點復(fù)合物，從而有效地提高消化液的溫度，達(dá)到破

11、化壞樣品生物結(jié)構(gòu)的目的，使包裹在生物大分子中的砷元素有效地釋放。O,HNO3+H2SO4O2NO=S=O+H2OHO（雜多酸）要洗除消化液中的HNO3及氮氧化物，一般可通過加水加熱使之水解而逸出。,.,稱取,（精確到0.01g）于100mL錐形瓶中，同時做兩份空白，,放置過夜，置于電熱板上加熱消解，若消解液處理仍有未分解物質(zhì)或色澤變深，取下放冷。補加1-2mL硝酸。,再持續(xù)蒸發(fā)至冒大量白煙，溶液35mL且清澈透明。冷卻，加水25mL，再蒸發(fā)至冒大量白煙，溶液35mL且清澈透明。冷卻，用水將內(nèi)容物轉(zhuǎn)入25mL容量瓶，加入1.25mL的鹽酸，5mL5%硫脲+5%抗壞血酸，補水至刻度并混勻，備測。,

12、.,2）標(biāo)準(zhǔn)系列制備在6個25mL的容量瓶中加入少量標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)溶液（5%鹽酸-1%硫脲-1%抗壞血酸），分別加入0、0.25、0.50、1.00、2.00、2.50mL砷100ng/mL的標(biāo)準(zhǔn)儲備液，用標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)加至刻度線附近，然后用超純水定容，搖勻，放置10分鐘即可使用。此標(biāo)準(zhǔn)系列的濃度為：0、1.00、2.00、4.00、8.00、10.00ng/mL。3）儀器條件光電倍增管負(fù)高壓：250V燈電流：60mA原子化器高度：8mm載氣流量：300mL/min屏蔽氣流量：800mL/min延長時間：2s讀數(shù)時間：12s,.,(6)計算結(jié)果,砷(mg/kg)式中：C1試樣被測液的濃度，單位為納克每毫升

13、（ng/mL）；C0試劑空白液的濃度，單位為納克每毫升（ng/mL）；m試樣質(zhì)量，單位為克（g）。允許差：在重復(fù)性條件下獲得兩次獨立測定結(jié)果的絕對差值不得超過算術(shù)平均值的10%,.,3.2無機砷的測定,（1）原理食品中的砷可能以不同的化學(xué)形式存在，包括無機砷和有機砷。在6mol/L鹽酸水浴條件下，無機砷以氯化物形式被提取，實現(xiàn)無機砷和有機砷的分離。在2mol/L鹽酸下測定總無機砷。,.,（2）試劑,1）6mol/L鹽酸溶液：在加入少量超純水500mL容量瓶中，加入250mL鹽酸，用超純水定容。2）載流（20%鹽酸）：在加入少量超純水500mL容量瓶中，加入100mL鹽酸，用超純水定容。3）還原

14、劑（1%硼氫化鉀+0.5%氫氧化鈉）：稱取2.5g氫氧化鈉溶于500mL容量瓶中，再將10g硼氫化鉀溶于堿液，用超純水定容?，F(xiàn)配現(xiàn)用。4）碘化鉀（100g/L）+硫脲（50g/L）:稱取碘化鉀10g，硫脲5g溶于水中，并稀釋至100mL混勻。,.,（3）分析步驟,1）前處理：稱取經(jīng)粉碎過80目篩的干樣2.50g于25mL具塞刻度試管中，加6mol/L鹽酸20mL，混勻。置于60水18h(80水浴4h)，期間多次震蕩，使試樣充分浸提。取出冷卻，脫脂棉過濾，取4mL濾液于10mL容量瓶中，加碘化鉀（還原劑）-硫脲混合液1mL，正辛醇（消泡劑）8滴，加水定容。放置10min后測試試樣中無機砷。如渾濁

15、，再次過濾后測定。同時做試劑空白試驗。,.,2）標(biāo)準(zhǔn)系列制備分別準(zhǔn)確吸取1g/mL三價砷標(biāo)準(zhǔn)儲備液加入0、0.20、0.40、0.80、1.60、2.00mL于10mL容量瓶中，分別加入6mol/L鹽酸4mL，加碘化鉀-硫脲混合液1mL，正辛醇8滴，加水定容。此標(biāo)準(zhǔn)系列的濃度為：0、1.00、2.00、4.00、8.00、10.00ng/mL。3）儀器條件光電倍增管負(fù)高壓：260V燈電流：60mA原子化器高度：8mm載氣流量：300mL/min屏蔽氣流量：800mL/min延長時間：2s讀數(shù)時間：12s,.,（4）計算結(jié)果,砷(mg/kg)式中：C1試樣被測液中無機砷的濃度，單位為納克每毫升（

16、ng/mL）；C0試劑空白液的濃度，單位為納克每毫升（ng/mL）；m試樣質(zhì)量，單位為克（g）。F固體試樣：F=10mL25mL/4mL允許差：在重復(fù)性條件下獲得兩次獨立測定結(jié)果的絕對差值不得超過算術(shù)平均值的10%,.,4注意事項,所有計量用玻璃儀器使用前在20硝酸中浸泡24以上。在更換載流時，一定要小心，以免將進(jìn)樣針碰斷；避免自動進(jìn)樣器表面滴上液體而損壞儀器。一定要注意各泵管無泄漏，在使用一段時間后，應(yīng)隨時向泵管與泵頭間的空隙加幾滴硅油，以保護(hù)泵管。實驗時要注意在氣液分離器（二級氣液分離器）中不要有積液，以防溶液進(jìn)入原子化器。在樣品分析中需要用硝酸處理樣品，當(dāng)測定溶液中硝酸含量較高時加入硫脲

17、和抗壞血酸還原劑后會產(chǎn)生劇烈反應(yīng)，造成砷的測定結(jié)果嚴(yán)重偏低。應(yīng)該盡量控制硝酸的殘留量。測定砷時，開始階段受空心陰極燈變化影響較大，應(yīng)隨時校正標(biāo)準(zhǔn)曲線。氬氣純度：99.99%，工作時氣瓶次級壓力0.2-0.3MPa，儀器穩(wěn)壓到0.2MPa。當(dāng)氬氣壓力低于0.15MPa時，儀器給以提示，氫化物發(fā)生反應(yīng)不能進(jìn)行。,.,5補充內(nèi)容,Cu、Co、Ni等會干擾As元素的檢測，這些干擾可通過加入硫脲（5%）-抗壞血酸（5%）混合溶液而消除。當(dāng)HCl的濃度大于2.5mol/L時，硫脲還可起到還原劑的作用，將五價砷還原至三價。其它可形成氫化物的元素，在其含量不高于10g/mL的情況下不會對As的檢測造成影響。如果共存的可形成氫化物的元素的含量高于200g/mL，那么分子產(chǎn)生的熒光或散射現(xiàn)象的發(fā)生將會導(dǎo)致光譜被干擾。載氣流量大會稀釋氫化物，降低靈敏度，流量太低則使形成的氫化物無法迅速進(jìn)入原子化器。,.,氫化物發(fā)生反應(yīng)要求有適宜的酸度，試驗表明鹽酸介質(zhì)與硝酸相